Ingeniería genética
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El objetivo de la ingeniería genética es cambiar la composición genética de un organismo. Para lograr este objetivo, los científicos deben tener una forma de reorganizar los genes para crear nuevas combinaciones de ADN . Las enzimas de restricción son una herramienta que se puede utilizar para lograr este objetivo.
¿Qué es una enzima de restricción?
Entonces, ¿qué es una enzima de restricción? Una enzima de restricción es una enzima que corta el ADN después de reconocer una secuencia específica de ADN. Puede pensar en las enzimas de restricción como tijeras moleculares. Los científicos pueden usar enzimas de restricción para cortar un solo gen de un fragmento más grande de ADN. Las enzimas de restricción evolucionaron en bacterias.
Ahora puede estar pensando: ‘Eso parece algo demasiado bueno para ser verdad’. Bueno, la naturaleza no creó esta enzima solo para que los humanos tuvieran una herramienta de laboratorio para manipular el ADN. Las bacterias, como nosotros, libran una batalla constante contra los virus. Los científicos creen que las enzimas de restricción evolucionaron para proteger a las bacterias de los virus invasores.
Al reconocer una secuencia en el ADN viral y cortar la molécula de ADN, las enzimas de restricción inhiben o restringen las infecciones virales de bacterias. Veamos cómo las enzimas de restricción logran ese objetivo.
Secuencia de reconocimiento
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Uno de los rasgos clave de una enzima de restricción que la hace tan valiosa para los científicos es el hecho de que las enzimas de restricción cortan en o cerca de una secuencia específica de ADN. La secuencia de ADN reconocida por una enzima de restricción se conoce como secuencia de reconocimiento . Veamos un ejemplo específico para ver cómo funciona.
Enzimas de Restricción: Tipo I, II y III
La enzima de restricción EcoRI reconoce la secuencia GAATTC. Siempre que EcoRI vea esta secuencia particular de seis nucleótidos, hará un corte en el ADN. Recuerde que el ADN siempre se lee desde el extremo 5 ‘hasta el extremo 3’ de la hebra. Si observa más de cerca el sitio de reconocimiento, debería notar que la secuencia de reconocimiento es la misma en ambas cadenas. Si lee la hebra superior desde el extremo de 5 ‘hasta el 3’, la hebra dice GAATTC. Sin embargo, si lee la hebra inferior desde el extremo de 5 ‘hasta el extremo de 3’, obtiene el mismo resultado: GAATTC.
Secuencia palindrómica
Cuando una secuencia de nucleótidos es la misma, ya sea que se lea hacia adelante o hacia atrás, se llama secuencia palindrómica .
Es posible que esté más familiarizado con los palíndromos en una clase de composición, donde se define como una palabra u oración que se lee igual en ambas direcciones. Un ejemplo clásico de oración palindrómica es: «Un hombre, un plan, un canal, Panamá».
Consideremos brevemente este ejemplo. Si comienzas con la última letra de la oración y avanzas hacia la primera letra, terminas con la misma oración: Un hombre, un plan, un canal, Panamá. Tenga en cuenta que, al igual que la secuencia de ADN, leer la oración hacia adelante o hacia atrás produce el mismo resultado.
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¿Como funciona?
Excelente. Entonces, ahora sabemos cómo una enzima de restricción determina dónde cortar el ADN. Pero, ¿qué está cortando exactamente? Recuerde que hay dos tipos de enlaces en una molécula de ADN que podrían romperse: enlaces covalentes y enlaces de hidrógeno. Los enlaces de hidrógeno mantienen juntas las bases de nucleótidos complementarios. Los enlaces covalentes entre los grupos azúcar y fosfato mantienen unida la columna vertebral del ADN.
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Si pensamos en la hebra de ADN como un serpentín de papel que se corta con tijeras, ¿debería una enzima de restricción cortar los enlaces de hidrógeno o los enlaces covalentes para lograr este objetivo? «Cortar» los enlaces de hidrógeno equivaldría a cortar la serpentina por la mitad. Eso no cortará nuestra serpentina en pedazos más cortos. Cortar la serpentina en esa orientación simplemente creará dos serpentinas más delgadas de la misma longitud.
Por otro lado, cortar los enlaces covalentes sería equivalente a cortar la serpentina en trozos más cortos. La mayoría de las enzimas de restricción cortan un enlace covalente específico dentro de la secuencia de reconocimiento. Nuestra enzima de ejemplo, EcoRI, rompe el enlace covalente entre la guanina y el primer nucleótido de adenina en la secuencia de reconocimiento.
Extremos pegajosos
Nótese el efecto que tiene la secuencia de reconocimiento palindrómico sobre los fragmentos de ADN que son producidos por una enzima de restricción. La molécula de ADN no se ha cortado limpiamente por la mitad en un solo lugar. Las roturas hechas en la columna vertebral del ADN se compensan. Eso significa que cortar la molécula de ADN ha producido secuencias de ADN de una sola hebra en los extremos de las hebras resultantes. Estos voladizos monocatenarios se conocen como extremos pegajosos .
Podría pensar que es un nombre peculiar para un fragmento de ADN. La razón por la que se llama un extremo pegajoso es que el ADN monocatenario es menos estable que el ADN bicatenario. Eso significa que los nucleótidos monocatenarios intentarán formar enlaces de hidrógeno con nucleótidos complementarios para crear una molécula más estable.
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Recuerde que G se une a C y A se une a T. Esta es otra característica importante que las enzimas de restricción proporcionan a los científicos: especificidad. Debido a que las bases de nucleótidos solo se unen por enlace de hidrógeno con su complemento, los extremos pegajosos solo se unen con un extremo pegajoso complementario. Por ejemplo, en nuestro ejemplo de EcoRI, el TTAA podrá formar enlaces de hidrógeno con el TTAA de la hebra complementaria.
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Es importante señalar que hemos explorado un ejemplo particular de enzima de restricción. No todas las enzimas de restricción crean extremos pegajosos al cortar el ADN, ni siempre cortan dentro de la secuencia de reconocimiento. Esta enzima de restricción en particular se eligió para resaltar el papel que pueden desempeñar las enzimas de restricción en la creación de ADN recombinante, como el plásmido de insulina en nuestro ejemplo.
Pronto veremos cómo todas estas características de las enzimas de restricción juegan un papel importante en los experimentos de ingeniería genética.
Resumen de la lección
En resumen, una enzima de restricción es una enzima que corta el ADN después de reconocer una secuencia específica de ADN. Puede pensar en una enzima de restricción como tijeras moleculares que rompen el enlace covalente que une los nucleótidos adyacentes en la columna vertebral de una hebra de ADN.
Una secuencia de reconocimiento es la secuencia de ADN reconocida por una enzima de restricción. Los sitios de reconocimiento de la mayoría de las enzimas que utilizan los científicos son palindrómicos. Una secuencia palindrómica es una secuencia de nucleótidos que es la misma cuando se lee de 5 ‘a 3’ en cualquier hebra. Un extremo pegajoso es un saliente de ADN monocatenario al final de una molécula de ADN.
Los resultados del aprendizaje
Al final de este video, debería poder:
- Definir enzima de restricción, secuencia de reconocimiento, secuencia palindrómica y extremo adhesivo
- Explicar la función de las enzimas de restricción.
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